垃圾回收相关概念
System.gc()的理解
- 在默认情况下,通过 System.gc()或者 Runtime. getRuntime().gc()的调用,会显式触发Full Gc,同时对老年代和新生代进行回收,尝试释放被丢弃对象占用的内存。
- 但是System.gc()调用附带一个免责声明,无法保证对垃圾收集器的调用。即它只负责调用，通知。成不成功那就不能保证了。
public class SystemGCTest {
public static void main(String[] args) {
new SystemGCTest();
System.gc();//提醒jvm的垃圾回收器执行gc,但是不确定是否马上执行gc
//与Runtime.getRuntime().gc();的作用一样。
System.runFinalization();//强制调用使用引用的对象的finalize()方法
}
@Override
protected void finalize() throws Throwable {
super.finalize();
System.out.println("SystemGCTest 重写了finalize()");
}
}
内存溢出与内存泄漏
内存溢出OOM
大多数情况下,GC会进行各种年龄段的垃圾回收,实在不行了就来一次独占式的 Full gc操作,这时候会回收大量的内存,供应用程序继续使用。
javadoc中对 OutofMemoryError的解释是,没有空闲内存,并且垃圾收集器也无法提供更多内存。
没有空闲内存的情况说明JVM的堆内存不够 原因有二
①JVM的堆内存设置的不够
②代码中创建了大量的大对象，并且长时间无法被回收当然,也不是在任何情况下垃圾收集器都会被触发的
比如,我们去分配一个超大对象,类似一个超大数组超过堆的最大值,JVM可以判断出垃圾收集并不能解决这个问题,所以直接抛出 outofMemoryError。
内存泄漏Memory Leak
- 也称作“存储渗漏”。严格来说,只有对象不会再被程序用到了,但是GC又不能回收他们的情况,才叫内存泄漏。
- 但实际情况很多时候一些不太好的实践(或疏忽)会导致对象的生命周期变得很长甚至导致OOM,也可以叫做宽泛意义上的“内存泄漏”。
- 内存泄漏并不会立刻引起程序崩溃,但一旦发生内存泄漏,程序中的可用内存就会被逐步蚕食,直至耗尽所有内存,最终出现 OOM异常,导致程序崩溃。
Stop The World
简称STW,指的是GC事件发生过程中,会产生应用程序的停顿。停顿产生时整个应用程序线程都会被暂停,没有任何响应,有点像卡死的感觉,这个停顿称为STW。
可达性分析算法中枚举根节点( GC Roots)会导致所有Java执行线程停顿
√分析工作必须在一个能确保一致性的快照中进行
√一致性指整个分析期间整个执行系统看起来像被冻结在某个时间点上
√如果出现分析过程中对象引用关系还在不断变化,则分析结果的准确性
无法保证
被STW中断的应用程序线程会在完成GC之后恢复,频繁中断会让用户感觉像是网速不快造成电影卡带一样,所以我们需要减少STW的发生。
哪怕是G1也不能完全避免Stop-the-world情况发生,只能说垃圾回收器越来越优秀,回收效率越来越高,尽可能地缩短了暂停时间。
STW是JVM在后台自动发起和自动完成的。在用户不可见的情况下,把用户正常的工作线程全部停掉。
垃圾回收的并行与并发
并发和并行,在谈论垃圾收集器的上下文语境中,它们可以解释如下
- 并行(Parallel):指多条垃圾收集线程并行工作,但此时用户线程仍处于等待状态。
如 ParDew、Parallel 、Scavenge、Parallel Old;
- 串行( Serial)：相较于并行的概念,单线程执行。
如果内存不够,则程序暂停,启动JVM垃圾回收器进行垃圾回收。回收完,再启动程序的线程
- 并发 (Concurrent):指用户线程与垃圾收集线程同时执行(但不一定是并行的,可能会交替执行),垃圾回收线程在执行时不会停顿用户程序的运行。
用户程序在继续运行,而垃圾收集程序线程运行于另一个CPU上
如:CMS、G1
安全点与安全区域
安全点
程序执行时并非在所有地方都能停顿下来开始GC,只有在特定的位置才能停顿下来开始GC,这些位置称为
“安全点(Safepoint)”。Safe point的选择很重要,如果太少可能导致GC等待的时间太长,如果太频繁可能导致运行时的性能问题。
大部分指令的执行时间都非常短暂通常会根据 “是否具有让程序长时间执行的特征”为标准。比如:选择些执行时间较长的指令作为 Safe point,如方法调用、循环跳转和异常跳转等。
安全区域
安全区域是指在一段代码片段中,对象的引用关系不会发生变化,在这个区域中的任何位置开始GC都是安全的。我们也可以把 Safe Region看做是被扩展了的 Safe point
再谈引用
整体架构
强引用(strong reference)–不回收
在Java程序中,最常见的引用类型是强引用(普通系统99%以上都是强引用),也就是我们最常见的普通对象引用,也是默认的引用类型。
当在Java语言中使用new操作符创建一个新的对象,并将其赋值给一个变量的时候,这个变量就成为指向该对象的一个强引用
强引用的对象是可触及的,垃圾收集器就永远不会回收掉被引用的对象。
强引用是造成Java内存泄漏的主要原因之一。
例如
String s=new String("233");
强引用的特点
软引用（soft reference）–内存不足即回收
- 软引用是用来描述一些还有用,但非必需的对象。只被软引用关联着的对象在系统将要发生内存溢出异常前,会把这些对象列进回收范围之中进行第二次回收,如果这次回收还没有足够的内存,才会抛出内存溢出异常。
- 软引用通常用来实现内存敏感的缓存。比如:高速缓存就有用到软引用。如果还有空闲内存,就可以暂时保留缓存,当内存不足时清理掉,这样就保证了使用缓存的同时,不会耗尽内存。
- 垃圾回收器在某个时刻决定回收软可达的对象的时候,会清理软引用,并可选地把引用存放到一个引用队列( Reference queue)
举例
Object ob=new Object;//声明强引用
SoftReference<Object> sf=new SoftReference<Object>(ob);
ob=null;//销毁强引用
弱引用(Weak Reference)–发现即回收
弱引用也是用来描述那些非必需对象,只被弱引用关联的对象只能生存到下次垃圾收集发生为止。在系统GC时,只要发现弱引用,不管系统堆空间使用是否充足,都会回收掉只被弱引用关联的对象。
弱引用和软引用一样,在构造弱引用时,也可以指定一个引用队列,当弱引用对象被回收时,就会加入指定的引用队列,通过这个队列可以跟踪对象的回收情况。
软引用、弱引用都非常适合来保存那些可有可无的缓存数据。如果这么做,当系统内存不足时,这些缓存数据会被回收,不会导致内存溢出。而当内存资源充足时,这些缓存数据又可以存在相当长的时间,从而起到加速系统的作用。
举例
Object ob=new Object;//声明强引用
WeakReference<Object> wf=new WeakReference<Object>(ob);
ob=null;//销毁强引用
软引用、弱引用适用场景
虚引用(phantom Reference)–对象回收跟踪
- 也称为“幽灵引用”或者“幻影引用”,是所有引用类型中最弱的一个。
- 一个对象是否有虚引用的存在,完全不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用,那么它和没有引用几乎是一样的,随时都可能被垃圾回收器回收
- 它不能单独使用,也无法通过虚引用来获取被引用的对象。当试图通过虚引用的get()方法取得对象时,总是null
- 为一个对象设置虚引用关联的唯一目的在于跟踪垃圾回收过程。比如:能在这个对象被收集器回收时收到一个系统通知。
- 虚引用必须和引用队列一起使用。虚引用在创建时必须提供一个引用队列作为参数。当垃圾回收器准备回收一个对象时,如果发现它还有虚引用,就会在回收对象后,将这个虚引用加入引用队列,以通知应用程序对象的回收情况。
- 由于虚引用可以跟踪对象的回收时间,因此,也可以将一些资源释放操作放置在虚引用中执行和记录。
可以简单的理解为，虚引用就是起到一个遗言作用，假如你被判死刑了，不会马上把你枪毙，会把你关到牢房(相当于引用队列)，让你说一些遗言。
举例
Object ob=new Object;//声明强引用
ReferenceQueue PQ=new ReferenceQueue ();
PhantomReference<Object> pf=new PhantomReference<Object>(ob,PQ);
ob=null;//销毁强引用
注意：pf.get()无论任何时候拿到的都是null
终结器引用(Final Reference)
- 它用以实现对象的finalize()方法,也可以称为终结器引用。
- 无需手动编码,其内部配合引用队列使用。
- 在GC时,终结器引用入队。由 Finalizer线程通过终结器引用找到被引用对象并调用它的 finalize()方法,第二次GC时才能回收被引用对象。
